Equilibrio térmico

Nuevas relaciones “energéticas”.-

Escriba una ecuación que relacione la variación de Energía Mecánica y la variación de Energía Interna a partir de los problemas anteriores.

• Ya que lo que aumenta una energía es lo que disminuye la otra, la ecuación queda:

• Sumamos ambas variaciones de energías vemos que la suma da cero.

• Si definimos la suma de ambas variaciones como la variación de ENERGÏA TOTAL, la misma queda:

• De esta forma nos “re” encontramos con el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA (TOTAL).

Resumiendo las “energías”.-

• De esta forma podemos resumir las diferentes energías del curso y las respectivas magnitudes que nos “avisan” de su existencia.

¿Es necesario que no se conserve la energía mecánica para que se produzca un cambio de Energía Interna?

Para responder a esta interrogante realicemos el siguiente experimento:

A)   Dentro de un termo pequeño ponga agua «caliente» (AC) y agua “fría” (AF).

1. ¿Cambia la energía mecánica?
2. ¿Cómo es la temperatura inicial del agua fría (T_iAF) con respecto a la temperatura inicial del agua caliente (T_iAC)?

B)   Luego de un tiempo:

1. ¿Qué sucede con la temperatura (T) de cada cuerpo?

• Equilibrio Térmico.- Al realizar el experimento del agua fría y caliente la temperatura de ambos elementos es diferente al inicio (T_iAC>T_iAF), pero al final nos encontramos frente a un equilibrio térmico, es decir, ambas llegan a la misma temperatura (T_fAC=T_fAF). Mientras que el agua caliente se enfrío por disminuir su temperatura (T_fAC<T_iACÞDT_AC<0), al agua fría le pasó lo contrario, aumentó su temperatura (T_fAF<T_iAFÞDT_AF<0).

Si el agua fría es nuestro Sistema y el agua caliente el Ambiente, diremos que la temperatura del Sistema aumentó y la del Ambiente disminuyó (DT_S>0 y DT_A<0). ¿Aumentó y disminuyó la misma cantidad? La respuesta es no (para corroborar esto reitere el experimento con un termo con agua caliente y una cuchara puesta previamente en el congelador)

• Transformaciones de Energía Interna.-

¿Qué sucede con respecto a las energías internas? Por los cambios de temperaturas deducimos que también hubo cambios en las Energías Interna tanto del Sistema como del Ambiente:

¿Cómo deducimos que es la misma cantidad? El termo tiene paredes adiabáticas por lo tanto no tiene transferencia de energía interna con el exterior, tampoco se agitó el mismo o se cambió su altura que podría modificar su Energía Mecánica. Por lo tanto, el cambio de Energía Interna del Agua fría es debido al agua caliente,. Por Conservación de Energía, la Energía Interna que disminuye del ambiente sirvió para aumentar la Energía Interna del Sistema.